【正文】 被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流(TTL)。此外。P2口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL 邏輯電平。對P2端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流(TTL)。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器(例如執(zhí)行MOVX A,@DPTR)時，P2口送出高八位地址。P3口：P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P3輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL 邏輯電平。對P3 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流(TTL)。RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。 ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。如有必要，可通過對特殊功能寄存器(SFR)區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE禁止位無效。PSEN：程序儲存允許(PSEN)輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C52由外部程序存儲器取指令(或數(shù)據(jù))時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。EA/VPP：外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器(地址為0000HFFFFH)，EA端必須保持低電平(接地)。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平(接Vcc端)，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。FLASH存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。 單片機最小系統(tǒng)電路單片機最小系統(tǒng)有復位電路和振蕩器電路。值得注意的一點是單片機的31腳必須接高電平，否則系統(tǒng)將不能運行。因為該腳不接時為低電平，單片機將直接讀取外部程序存儲器，而系統(tǒng)沒有外部程序存儲器，所以必須接VCC。在按鍵兩端并聯(lián)一個電解電容，濾除交流干擾，增加系統(tǒng)抗干擾能力。 鍵盤電路鍵盤是單片機應用系統(tǒng)中的主要輸入設備，單片機使用的鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤采用硬件線路來實現(xiàn)鍵盤的編碼，每按下一個鍵，鍵盤能夠自動生成按鍵代碼，并有去抖功能。因此使用方便，但硬件較復雜。非編碼鍵盤僅僅提供鍵開關狀態(tài)，由程序來識別閉合鍵，消除抖動，產(chǎn)生相應的代碼，轉(zhuǎn)入執(zhí)行該鍵的功能程序。非編碼鍵盤中鍵的數(shù)量較少，硬件簡單，在單片機中應用非常廣泛。圖為按鍵和AT89S52的接線圖，檢測儀共設有4個按鍵，每個按鍵由軟件來決定其功能，4個按鍵功能分別為：(1) SW1：設定按鍵(設定按鍵)(2) SW2：加法按鍵(當前位加5)(3) SW3：減法按鍵(當前位減5)(4) SW4：退出設置鍵(系統(tǒng)初始化) 圖31 單片機最小系統(tǒng) 數(shù)碼管及指示燈顯示電路1. 數(shù)碼管顯示說明各個數(shù)碼管的段碼都是單片機的數(shù)據(jù)口輸出，即各個數(shù)碼管輸入的段碼都是一樣的，為了使其分別顯示不同的數(shù)字，可采用動態(tài)顯示的方式，即先只讓最低位顯示0(含點)，經(jīng)過一段延時，再只讓次低位顯示1，如此類推。由視覺暫留，只要我們的延時時間足夠短，就能夠使得數(shù)碼的顯示看起來非常的穩(wěn)定清楚，過程如表31所示。表31 數(shù)碼管編碼表段碼位碼顯示器狀態(tài)08H01H□□□□□□□0abH02H□□□□□□1□12H04H□□□□□2□□22H08H□□□□3□□□a1H10H□□□4□□□□24H20H□□5□□□□□04H40H□6□□□□□□aaH80H7□□□□□□□本論文中使用了3個數(shù)碼管，其中前兩位使用動態(tài)掃描顯示實測溫度，在設置加熱溫度的時候，兩個數(shù)碼管是閃爍，以提示目前處在溫度設置狀態(tài)。第三位數(shù)碼管靜態(tài)顯示符號“℃”。(2) 運行指示燈說明本熱水器溫度控制系統(tǒng)中共使用到3個LED指示燈和3個數(shù)碼管。右上角的紅色LED是電源指示燈；數(shù)碼管右邊的紅色LED是加熱指示燈，當剛開機或溫度降到設定溫度5℃以下時，該燈會亮，表示目前處于加熱狀態(tài)；當溫度上升到設定溫度時，該LED滅，同時數(shù)碼管右邊的綠色LED亮，表示目前處于保溫狀態(tài)，用戶可以使用熱水器；當溫度再次下降到設定溫度5℃以下時，綠色LED滅，紅色加熱的LED燈亮，不斷循環(huán)。 圖32 LED數(shù)碼管顯示電路圖 溫度采集電路(1) DS18B20介紹Dallas最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20簡介新的“一線器件”體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟。Dallas半導體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念。DS18BDS1822 “一線總線”數(shù)字化溫度傳感器同DS18B20一樣，DS18B20也支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為 55℃~+125℃，在10℃~+85℃范圍內(nèi)，精度為177?！妗S1822的精度較差為177。2℃?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。其DS18B20的管腳配置和封裝結(jié)構如圖33所示。 圖33 DS18B20封裝引腳定義： ① DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端； ② GND為電源地； ③ VDD為外接供電電源輸入端(在寄生電源接線方式時接地)。 (2) DS18B20的單線(1－wire bus)系統(tǒng)單線總線結(jié)構是DS18B20的突出特點，也是理解和編程的難點。從兩個角度來理解單線總線：第一，單線總線只定義了一個信號線，而且DS18B20智能程度較低(這點可以與微控制器和SPI器件間的通信做一個比較)，所以DS18B20和處理器之間的通信必然要通過嚴格的時序控制來完成。第二，DS18B20的輸出口是漏級開路輸出，這里給出一個微控制器和DS18B20連接原理圖。這種設計使總線上的器件在合適的時間驅(qū)動它。顯然，總線上的器件與(wired AND)關系。這就決定：(1) 微控制器不能單方面控制總線狀態(tài)。之所以提出這點，是因為相當多的文獻資料上認為，微控制器在讀取總線上數(shù)據(jù)之前的I/O口的置1操作是為了給DS18B20一個發(fā)送數(shù)據(jù)的信號。這是一個錯誤的觀點。如果當前DS18b20發(fā)送0，即使微控制器I/O口置1，總線狀態(tài)還是0。置1操作是為了是I/O口截止(cut off)，以確保微控制器正確讀取數(shù)據(jù)。(2) 除了DS18B20發(fā)送0的時間段，其他時間其輸出口自動截止。自動截止是為確保：1時，在總線操作的間隙總線處于空閑狀態(tài)，即高態(tài)。2時，確保微控制器在寫1的時候DS18B20可以正確讀入。由于DS18B20采用的是1－Wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對AT89S52單片機來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對DS18B20芯片的訪問。① DS18B20的復位時序，如圖34所示：圖34 DS18B20的復位時序圖② DS18B20的讀時序?qū)τ贒S18B20的讀時序分為讀0時序和讀1時序兩個過程。對于DS18B20的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在15秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在完成一個讀時序過程，至少需要60us才能完成。DS18B20的讀時序圖如圖35所示。圖35 DS18B20的讀時序③ DS18B20的寫時序?qū)τ贒S18B20的寫時序仍然分為寫0時序和寫1時序兩個過程。對于DS18B20寫0時序和寫1時序的要求不同，當要寫0時序時，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣IO總線上的“0”電平，當要寫1時序時，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線。如圖36所示。圖36 DS18B20的寫時序圖(3) DS18B20的供電方式在圖37中示出了DS18B20的寄生電源電路。當DQ或VDD引腳為高電平時，這個電路便“取”的電源。寄生電路的優(yōu)點是雙重的，遠程溫度控制監(jiān)測無需本地電源，缺少正常電源條件下也可以讀ROM。為了使DS18B20能完成準確的溫度變換，當溫度變換發(fā)生時，DQ線上必須提供足夠的功率。有兩種方法確保 DS18B20 在其有效變換期內(nèi)得到足夠的電源電流。第一種方法是發(fā)生溫度變換時，在 DQ 線上提供一強的上拉，這期間單總線上不能有其它的動作發(fā)生。如圖38所示，通過使用一個 MOSFET 把 DQ 線直接接到電源可實現(xiàn)這一點，這時DS18B20 工作在寄生電源工作方式，在該方式下 VDD 引腳必須連接到地。圖37 DS18B20供電方式1另一種方法是 DS18B20 工作在外部電源工作方式，如圖 38 所示。這種方法的優(yōu)點是在 DQ 線上不要求強的上拉，總線上主機不需要連接其它的外圍器件便在溫度變換期間使總線保持高電平，這樣也允許在變換期間其它數(shù)據(jù)在單總線上傳送。此外，在單總線上可以并聯(lián)多個 DS18B20，而且如果它們?nèi)坎捎猛獠侩娫垂ぷ鞣绞剑敲赐ㄟ^發(fā)出相應的命令便可以同時完成溫度變換。圖38 DS18B20供電方式2(4) DS18B20設計中應注意的幾個問題DS18B20具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用接口線少等優(yōu)點，但在實際應用中也應注意以下幾方面的問題：較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償，由于DS18B20與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送。因此，在對DS18B20 進行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。在DS18B20 有關資料中均未提及1Wire上所掛DS18B20數(shù)量問題，容易使人誤認為可以掛任意多個DS18B20，在實際應用中并非如此。當1Wire上所掛DS18B20超過8個時，就需要考慮微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設計時要加以注意。連接DS18B20的總線電纜是有長度限制的。實際應用中，測溫電纜線建議采用屏蔽4芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接VCC 和地線，屏蔽層在源端單點接地。本文以廣泛應用的數(shù)字溫度傳感器DS18B20為例，說明了1Wire總線的操作過程和基本原理。事實上，基于1Wire總線的產(chǎn)品還有很多種，如1Wire總線的E2PROM、實時時鐘、電子標簽等。他們都具有節(jié)省I/O資源、結(jié)構簡單、開發(fā)快捷、成本低廉、便于總線擴展等優(yōu)點，因此有廣闊的應用空間，具有較大的推廣價值。本設計將溫度傳感器DS18B20與單片機TXD引腳相連，讀取溫度傳感器的數(shù)值。DS18B20與單片機連接圖如圖所示39所示。圖39 DS18B20與單片機連接圖 存儲電路設計系統(tǒng)通過AT24C02存儲溫度信息，AT24C02內(nèi)部存儲地址0x00和0x01分別存儲溫度上下限數(shù)據(jù)信息；溫度上下限數(shù)據(jù)可通過外部按鍵進行修改，并通過數(shù)碼管實時顯示。數(shù)據(jù)存儲格式如表32所示。表32 數(shù)據(jù)存儲格式地址0x000x010x020x03…0xFF數(shù)據(jù)溫度上限溫度下限…………1. 存儲芯片簡介CAT24WC02是一個2K位串行CMOS E178。PROM內(nèi)部含有256個8位字節(jié)CATALYST公司的先進CMOS技術實質(zhì)上減少了器件的功耗,CAT24WC02有一個16字節(jié)頁寫緩沖器該器件通過C總線接口進行操作有一個專門的寫保護功能。2. 特性(1) 與400KHz I178。C總線兼容；(2) ；(3) 寫保護功能當WP為高電平時進入寫保護狀態(tài)；(4) 頁寫緩沖器；(5) 自定時擦寫周期；(6) 1,000,000編程/擦除周期；(7) 可保存數(shù)據(jù)100年。2. 極限參數(shù)(1) 工作溫度工業(yè)級 55℃～+125℃；(2) 貯存溫度65℃～+150℃；(3) ～+；(4) ～+；(5) 焊接溫度(10秒)300℃；(6) 輸出短路電流100mA。3. AT24C02管腳結(jié)構AT24C02管腳結(jié)構如圖310所示。圖310 管腳結(jié)構1. 管腳描述：SCL：串行時鐘CAT24WC02串行時鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時鐘這是一個輸入管腳。SDA：串行數(shù)據(jù)/地址CAT24WC01/02/04/08/16雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收SDA是一個開漏輸出管腳可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進行線或wireOR。A0、AA2：器件地址輸入端這些輸入腳用于多個器件級聯(lián)時設置器件地址當這些腳懸空時默認值為0。使用24WC02時最大可級聯(lián)8個器件，如果只有一個24WC02被總線尋址這三個地址輸入腳A0、AA2可懸空或連接到Vss。WP：寫保護如果WP管腳連接到Vcc所有的內(nèi)容都被寫保護只能讀當WP管腳連接到Vss或懸空允許器件進行正常的讀/寫操作。Vcc：+～。Vss：接地。2. 工作原理只有在總線非忙時才被允許進行數(shù)據(jù)傳送。在數(shù)據(jù)傳送時，當時鐘線為高電平，數(shù)據(jù)線必須為固定狀態(tài)，不允許有跳變。時鐘線為高電平時，數(shù)據(jù)線的任何電平變化將被當作總線的啟動或停止條件。3. 啟始條件：起始條件必須在所有操作命令之前發(fā)送。時鐘線保持高電平期問，數(shù)據(jù)線電平從高到低的跳變作為I178。C總線的啟動信號。CAT24C02一直監(jiān)視SDA和SCL電平信號直到條件滿足時才響應。4. 停止條件：時鐘